光伏充电器容错控制方法及应用该方法的光伏充电器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种光伏充电器容错控制方法及应用该方法的光伏充电器，该方法通过在某一个电流传感器故障情况下，利用其它电压和电流信息对有故障的电流进行信息重构，保证光伏充电器的正常工作，同时作出故障告警。
【专利说明】光伏充电器容错控制方法及应用该方法的光伏充电器
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种光伏充电器的控制【技术领域】，特别涉及一种光伏充电器容错控制方法及应用该方法的光伏充电器。
【背景技术】
[0002]光伏充电器是光伏发电设备与储能装置(如蓄电池等)连接的重要设备，起着能量转换和对蓄电池智能管理的作用。光伏充电器通常分为具有MPPT功能和不带MPPT功能，不带MPPT功能的光伏充电器基本是恒压控制模式，对光伏的利用率会偏低，导致能量损失。
[0003]最大功率跟踪(MPPT:Maxium Power Point Tracking)是光伏系统最重要的功能，保证光伏组件能输出最大功率。常用的MPPT算法是扰动观察法(Perturb and Observe),其做法是采集光伏电压和光伏电流，计算光伏功率，每隔一段时间扰动一下光伏电压，观察光伏功率变化，如果功率变大就往刚才扰动的方向继续扰动，如果功率变小，则往相反的方向扰动。MPPT算法是为了最大效率的利用光伏能量，提高光伏组件的到后备电池和直流设备的转换效率。
[0004]同时光伏充电器需要对电池实行智能管理，根据后备蓄电池容量配置情况，实时调节充放电电流，防止过充或者过放，造成对电池的损坏，降低电池使用时间；另外光伏充电器需要监控负载输出情况，对光伏充电器超负荷工作，需要及时作出过流告警或者过流保护，不要损害光伏充电器和蓄电池。
[0005]通常光伏充电器包括三个霍尔电流传感器，分别米样光伏极板输出电流Ipv、蓄电池电流Ibat、负载电流Iload, 3个电流采样值Ipv、Ibat、Iload在控制系统中起着重要的作用，(I)在进行MPPT算法时需要用到光伏电压和光伏电流计算光伏功率，如果光伏电流传感器发生故障，则无法得到实际真实功率，无法在进行MPPT算法跟踪，导致系统无法充电或者光伏利用率降低的问题。(2)、在充放电过程中，需要根据电池容量的配置情况，需要根据采集的电池电流，通过闭环控制防止电池过充、过放，如果电池电流传感器发生故障，则无法进行电池过充、过放的保护。(3)、实时采集负载输出电流，对负载输出电流进行监控，当输出电流超过系统对输出电流设定范围时，需要告警或者作出相应的保护，如果负载电流传感器发生故障，则无法进行输出过流告警和过流保护。
[0006]光伏充电器的控制系统的安全可靠性将直接影响太阳能充电系统的正常可靠运行，其中电流传感器的故障问题又是控制系统故障问题不可忽视的一部分，一旦涉及控制系统功能的电流传感器发生故障，将直接导致现有控制系统的不稳定，甚至造成电池或者光伏充电器本身的安全性，因此如何在某个电流传感器发生故障时，及时作出相应措施，保证系统正常运行对太阳能充电控制系统可靠性和安全性具有重要的意义。
【发明内容】
[0007]本发明提出了一种光伏充电器容错控制方法，充分考虑了在某一个电流传感器发生故障时，利用其他电压电流参数进行信息重构，保证系统正常工作，同时作出故障告警。
[0008]本发明采用以下方案实现:一种光伏充电器容错控制方法，其特征在于:按如下步骤实现:
[0009]步骤1:实时监控获得光伏极板输出的电流信号Ipv、蓄电池电流信号Ibat、负载电流信号Iload、光伏极板输出的电压信号Vpv、蓄电池电压信号Vbat ;其中Ipv由第一电流传感器采集，Ibat由第二电流传感器采集，Iload由第三电流传感器采集；
[0010]步骤2:计算光伏极板的输出功率Ppv = VpvX Ipv，即光伏充电器的输入功率，利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏极板的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出功率Poutl = PpvX n = VpvX IpvX n，其中n为光伏充电器的效率；
[0011]步骤3:利用蓄电池电流信号Ibat，判断蓄电池处于充电状态，还是放电状态，若蓄电池处于充电状态，进入步骤4，若蓄电池处于放电状态，进入步骤5 ；
[0012]步骤4:利用光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的输出功率Pout=VbatX (Iload+Ibat)，利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出电流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl =VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充电器的输出参数计算光伏充电器的输出电流值lout = Ibat+Iload，其中n为光伏充电器的效率，进入步骤6 ；
[0013]步骤5;利用光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的输出功率Pout=VbatX (Iload-1bat)，利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出电流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl =VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充电器的输出参数计算光伏充电器的输出电流值lout = Iload-1bat，其中n为光伏充电器的效率，进入步骤6 ；
[0014]步骤6:判断第一、二、三电流传感器是否正常工作；
[0015]步骤7:当第一至第三电流传感器均正常工作时，则利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏极板的输出功率Ppv的变化值进行最大输入功率跟踪，检测蓄电池电流为Ibat,检测负载电流为Iload ；
[0016]当第一电流传感器故障、第二电流传感器与第三电流传感器正常工作时，则利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏充电器的输出功率Pout的变化值进行最大输出功率跟踪，检测蓄电池电流值为Ibat，检测负载电流值为Iload ；
[0017]当第二电流传感器故障、第一电流传感器与第三电流传感器正常工作时，则利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏极板的输出功率Ppv的变化值进行最大输入功率跟踪；检测负载电流值为Iload ;调整蓄电池电流值为蓄电池电流值为
I1utl-1load I ,即 Ibat = VpvX IpvX η /Vbat-1load ；
[0018]当第三电流传感器故障、第一电流传感器与第二电流传感器正常工作时，则利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏极板的输出功率Ppv的变化值进行最大输入功率跟踪；检测蓄电池电流值为Ibat，当蓄电池为充电状态，调整负载电流为1utl-1bat,当蓄电池为放电状态,调整负载电流为1utl+Ibat ；
[0019]当第一至第三电流传感器出现两个异常时，则产生一告警信号；
[0020]其中η为光伏充电器的效率。
[0021 ] 在本发明一实施例中，所述步骤6中，判断第一电流传感器是否正常工作，包括如下步骤:
[0022]步骤S21，若光伏输入电压Vpv>kXVbat，其中k>l，Vbat为蓄电池电压，进入步骤S22，否则结束；
[0023]步骤S22，判断第一电流传感器用于采样光伏极板输出的电流信号Ipv是否持续一段时间为0，若是，则进入步骤S23，否则将第一电流传感器的状态设置为正常工作状态；
[0024]步骤S23，判断光伏充电器的PWM驱动信号是否开启，若光伏充电器的PWM驱动信号开启，将第一电流传感器的状态设置为故障状态，否则将第一电流传感器的状态设置为正常工作状态。
[0025]在本发明一实施例中，所述步骤6中，判断第二电流传感器是否正常工作，包括如下步骤:
[0026]步骤S30，判断第二电流传感器用于采样蓄电池的电流信号Ibat是否持续一段时间为0，若是，则进入步骤S31，否则进入步骤S37 ；
[0027]步骤S31，判断光伏充电器的PWM驱动信号是否开启，若光伏充电器的PWM驱动信号开启，则进入步骤S33，否则进入步骤S32 ；
[0028]步骤S32，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S39 ;否则进入步骤S37 ；
[0029]步骤S33，关闭光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S34 ；
[0030]步骤S34，判断第二电流传感器用于采样蓄电池的电流信号Ibat是否持续一段时间为O，若是，则进入步骤S35，否则，进入步骤S36 ；
[0031 ] 步骤S35，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S38 ;否则进入步骤S36 ；
[0032]步骤S36，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S37 ；
[0033]步骤S37，将第二电流传感器的状态设置为正常工作状态，并结束；
[0034]步骤S38，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S39 ；
[0035]步骤S39，将第二电流传感器的状态设置为故障状态，并结束。
[0036]在本发明一实施例中，所述步骤6中，判断第三电流传感器是否正常工作，包括如下步骤:
[0037]步骤S41，判断第三电流传感器用于采样蓄电池的电流信号Iload是否持续一段时间为0，若是，则进入步骤S42，否则进入步骤S47 ；
[0038]步骤S42，判断光伏充电器的PWM驱动信号是否开启，若光伏充电器的PWM驱动信号开启，则进入步骤S44，否则进入步骤S43 ；
[0039]步骤S43，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S49 ;否则进入步骤S47 ；
[0040]步骤S44，关闭光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S44
[0041 ] 步骤S45，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S48 ;否则进入步骤S46 ；
[0042]步骤S46，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S47 ；
[0043]步骤S47，将第三电流传感器的状态设置为正常工作状态，并结束；
[0044]步骤S48，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S49 ；[0045]步骤S49，将第三电流传感器的状态设置为故障状态，并结束。
[0046]本发明的另一目的是提供一种采用上述方法的光伏充电器装置，其输出分别接至蓄电池和直流负载，其特征在于，所述光伏充电器装置包括DC/DC降压变换器、PWM驱动电路、DSP处理单元、告警电路、第一电流采样电路、第二电流采样电路、由第三电流采样电路、第一电压采样电路以及第二电压采样电路；其中DC/DC降压变换器起着能量转换的作用，PWM驱动电路连接DC/DC降压变换器和DSP处理单元；
[0047]所述的第一电流米样电路由第一电流传感器和第一米样电路构成，用于米样光伏极板输出的电流信号Ipv，即光伏充电器输入的电流信号，所述的第一米样电路将第一电流传感器的电流信号转成电压信号输入DSP处理单兀；
[0048]所述的第二电流采样电路由第二电流传感器和第二采样电路构成，用于采样蓄电池电流信号Ibat，包括电流值和电流方向；第二采样电路将第二电流传感器的电流信号的电流值转换成电压信号输入DSP处理单元，DSP处理单元识判断蓄电池处于放电状态还是充电状态；
[0049]所述的第三电流采样电路由第三电流传感器和第三采样电路构成，用于采样负载电流信号Iload,第三米样电路将第三电流传感器的电流信号转成电压信号输入DSP处理单元；
[0050]所述第一电压米样电路用于米样光伏极板输出的电压信号Vpv,即光伏充电器输入的电压信号，所述第二电压采样电路用于采样蓄电池电压信号Vbat。
[0051]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0052](I)、当第一电流传感器发生故障，光伏充电器将无法进行最大输入功率跟踪，利用负载电流Iload、蓄电池电流Ibat和蓄电池电压Vbat进行计算得到光伏充电器输出功率Pout = VbatX (Iload+Ibat)或 Pout = VbatX (Iload-1bat)，利用扰动观察法通过对光伏极板电压Vpv的扰动，观察输出功率的变化，从而保证最大功率跟踪算法的实现，保证最大限度的利用光伏能量。
[0053](2)、当第二电流传感器发生故障时，利用光伏极板输出的电压信号Vpv、光伏极板输出的电流信号Ipv计算的光伏充电器的输入功率和DC/DC降压变换器的转换效率得出输出功率，在利用蓄电池电压得出输出电流，通过和负载电流进行比较，得出电池的充放电状态及其电池电流，进行闭环控制，防止电池过充或过放。
[0054](3)、当负载电流传感器发生故障时，利用光伏电压、光伏电流计算的光伏功率和DC/DC降压变换器的转换效率得出输出功率，在利用蓄电池电压得出输出电流，和已知的电池充放电状态和电池电流，计算得到负载电流，保证对负载电流进行监控，对输出过流实时进行过流告警或者过流保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0055]图1为本发明一种光伏充电器的容错控制方法的流程示意图；
[0056]图2为判断第一电流传感器是否正常工作的流程示意图；
[0057]图3为判断第二电流传感器是否正常工作的流程示意图；
[0058]图4为判断第三电流传感器是否正常工作的流程示意图；
[0059]图5是本发明一种光伏充电器原理框图。【具体实施方式】
[0060]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明的实施做进一步阐述。
[0061]请参见图1，本实施例一种光伏充电器容错控制方法，包括如下步骤:
[0062]步骤1:实时监控获得光伏极板输出的电流信号Ipv、蓄电池电流信号Ibat、负载电流信号Iload、光伏极板输出的电压信号Vpv、蓄电池电压信号Vbat ；
[0063]步骤2:计算光伏极板的输出功率Ppv = VpvX Ipv，即光伏充电器的输入功率，利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏极板的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出功率 Poutl = PpvX η = VpvX IpvX η ；
[0064]步骤3:利用蓄电池电流信号Ibat，判断蓄电池处于充电状态，还是放电状态，若蓄电池处于充电状态，进入步骤4，若蓄电池处于放电状态，进入步骤5 ；
[0065]步骤4;利用光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的输出功率Pout=VbatX (Iload+Ibat)，利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出电流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl =VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充电器的输出参数计算光伏充电器的输出电流值lout = Ibat+Iload，其中n为光伏充电器的效率，进入步骤6 ；
[0066]步骤5;利用光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的输出功率Pout = VbatX (Iload-1bat)，利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出电流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl =VpvX IpvX η+Vbat，利用光伏充电器的输出参数计算光伏充电器的输出电流值1ut =Iload-1bat，其中η为光伏充电器的效率，进入步骤6 ;
[0067]步骤6:判断第一电流传感器是否正常工作，判断第二电流传感器是否正常工作，判断第三电流传感器是否正常工作；
[0068]步骤7:当第一至第三电流传感器均正常工作时，进入步骤8，当第一电流传感器故障、第二电流传感器与第三电流传感器正常工作时，则进入步骤9 ；
[0069]当第二电流传感器故障、第一电流传感器与第三电流传感器正常工作时，则进入步骤10 ；
[0070]当第三电流传感器故障、第一电流传感器与第二电流传感器正常工作时，则进入步骤11 ；
[0071]当第一至第三电流传感器出现两个异常时，则进入步骤12 ；
[0072]步骤8:利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏极板的输出功率Ppv的变化值进行最大输入功率跟踪，检测蓄电池电流为Ibat，检测负载电流为Iload ；
[0073]步骤9:利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏充电器的输出功率Pout的变化值进行最大输出功率跟踪，检测蓄电池电流值为Ibat，检测负载电流值为Iload ；
[0074]步骤10，利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏极板的输出功率Ppv的变化值进行最大输入功率跟踪；检测负载电流值为Iload ;调整蓄电池电流值为 I 1utl-1load I，即 Ibat= VpvX IpvX η /Vbat-1load ；
[0075]步骤11，利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏极板的输出功率Ppv的变化值进行最大输入功率跟踪；检测蓄电池电流值为Ibat，当蓄电池为充电状态，调整负载电流为1utl-1bat，当蓄电池为放电状态，调整负载电流为1utl+Ibat ；
[0076]步骤12:产生一告警信号；
[0077]其中η为光伏充电器的效率。
[0078]本发明的电流传感器故障一般指电流传感器断路，例如信号采集线断路或者传感器供电电源断路导致采集的电流为O。
[0079]请参见图2，图2为判断第一电流传感器是否正常工作的流程示意图，其中，步骤S6中判断第一电流传感器是否正常工作，按如下步骤S21至步骤S25:
[0080]步骤S21，若光伏输入电压Vpv>kXVbat，其中k>l，Vbat为蓄电池电压，进入步骤S22，否则结束；
[0081]步骤S22，判断第一电流传感器用于采样光伏极板输出的电流信号Ipv是否持续一段时间为0，若是，则进入步骤S23，否则进入步骤25 ；
[0082]步骤S23，判断光伏充电器的PWM驱动信号是否开启，若光伏充电器的PWM驱动信号开启，进入步骤S24，否则进入步骤S25
[0083]步骤S24，将第一电流传感器的状态设置为故障状态，并结束；
[0084]步骤S25，将第一电流传感器的状态设置为正常工作状态，并结束；
[0085]请参见图3，图3为判断第二电流传感器是否正常工作的流程示意图，其中，步骤6中，判断第二电流传感器是否正常工作，按如下步骤S30至步骤S39:
[0086]步骤S30，判断第二电流传感器用于采样蓄电池的电流信号Ibat是否持续一段时间(本实施例优选5min)为0，若是，则进入步骤S31，否则进入步骤S37 ；
[0087]步骤S31，判断光伏充电器的PWM驱动信号是否开启，若光伏充电器的PWM驱动信号开启，则进入步骤S33，否则进入步骤S32 ；
[0088]步骤S32，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S39 ;否则进入步骤S37 ；
[0089]步骤S33，关闭光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S34 ；
[0090]步骤S34，判断第二电流传感器用于采样蓄电池的电流信号Ibat是否持续一段时间(本实施例优选30s)为0，若是，则进入步骤S35，否则，进入步骤S36 ；
[0091 ] 步骤S35，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S38 ;否则进入步骤S36 ；
[0092]步骤S36，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S37 ；
[0093]步骤S37，将第二电流传感器的状态设置为正常工作状态，并结束；
[0094]步骤S38，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S39 ；
[0095]步骤S39，将第二电流传感器的状态设置为故障状态，并结束；
[0096]请参见图4，图4为判断第三电流传感器是否正常工作的流程示意图；其中，步骤6中，判断第三电流传感器是否正常工作，按如下步骤S41至步骤S49:第三电流传感器异常判断过程，如以下步骤实现:
[0097]步骤S41，判断第三电流传感器用于采样蓄电池的电流信号Iload是否持续一段时间(本实施例优选5min)为O，若是，则进入步骤S42，否则进入步骤S47 ；
[0098]步骤S42，判断光伏充电器的PWM驱动信号是否开启，若光伏充电器的PWM驱动信号开启，则进入步骤S44，否则进入步骤S43 ；
[0099]步骤S43，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S49 ;否则进入步骤S47 ；
[0100]步骤S44，关闭光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S44 ；
[0101 ] 步骤S45，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S48 ;否则进入步骤S46 ；
[0102]步骤S46，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S47 ；
[0103]步骤S47，将第三电流传感器的状态设置为正常工作状态，并结束；
[0104]步骤S48，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S49 ；
[0105]步骤S49，将第三电流传感器的状态设置为故障状态，并结束；
[0106]请参见图5，图5是本发明采用上述方法的光伏充电器原理框图，该光伏充电器通常带MPPT功能的光伏充电器I的输入接至光伏极板0，所述光伏充电器I的输出分别接至蓄电池2和直流负载3，所述光伏充电器I包括DC/DC降压变换器11、PWM驱动电路12、DSP处理单元13、告警电路14，其中DC/DC降压变换器11起着能量转换的作用，转换效率为(也称光伏充电器的效率)，PWM驱动电路12连接DC/DC降压变换器11和DSP处理单元13 ；DSP处理单元13采集光伏电压Vpv和光伏电流Ipv进行最大输入功率跟踪(MPPT)算法，尽可能的提高光伏极板利用率；DSP处理单元13采集蓄电池电压Vbat和蓄电池电流Ibat，进行电池充放电管理，防止电池过压、欠压、过充、过放等；DSP处理单元13采集负载电流Iload，进行输出过流告警或者过流保护等功能。
[0107]光伏充电器I还包括由第一电流采样电路101、第二电流采样电路102、第三电流采样电路103、第一电压采样电路104、第二电压采样电路105 ；
[0108]所述的第一电流米样电路101由第一电流传感器和第一米样电路构成,用于米样光伏极板输出的电流信号Ipv，即光伏充电器输入的电流信号，所述的第一采样电路将第一电流传感器的电流信号转成电压信号输入DSP处理单元13 ；
[0109]所述的第二电流采样电路102由第二电流传感器和第二采样电路构成，用于采样蓄电池电流信号Ibat，包括电流值和电流方向，第二采样电路将第二电流传感器的电流信号的电流值转换成电压信号输入DSP处理单元13，DSP处理单元13识判断蓄电池处于放电状态还是充电状态；
[0110]所述的第三电流采样电路103由第三电流传感器和第三采样电路构成，用于采样负载电流信号Iload,第三米样电路将第三电流传感器的电流信号转成电压信号输入DSP处理单元13 ；
[0111]所述第一电压米样电路104用于米样光伏极板输出的电压信号Vpv,即光伏充电器输入的电压信号，所述第二电压米样电路105用于米样蓄电池电压信号Vbat,值得一提的是，本实施例中通过DSP处理单元实现采集信号的处理与指令的控制，其按照上述方法即可在某一个电流传感器发生故障时，利用其他电压电流参数进行信息重构，保证系统正常工作，同时作出故障告警。
[0112]上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种光伏充电器容错控制方法，其特征在于:按如下步骤实现: 步骤1:实时监控获得光伏极板输出的电流信号Ipv、蓄电池电流信号Ibat、负载电流信号Iload、光伏极板输出的电压信号Vpv、蓄电池电压信号Vbat ;其中Ipv由第一电流传感器采集，Ibat由第二电流传感器采集，Iload由第三电流传感器采集； 步骤2:计算光伏极板的输出功率Ppv = VpvX Ipv，即光伏充电器的输入功率，利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏极板的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出功率Poutl = PpvX n = VpvX IpvX n，其中n为光伏充电器的效率； 步骤3:利用蓄电池电流信号Ibat，判断蓄电池处于充电状态，还是放电状态，若蓄电池处于充电状态，进入步骤4，若蓄电池处于放电状态，进入步骤5; 步骤4:利用光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的输出功率Pout =VbatX (Iload+Ibat),利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出电流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl = VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充电器的输出参数计算光伏充电器的输出电流值lout = Ibat+Iload，其中n为光伏充电器的效率，进入步骤6 ； 步骤5 ;利用光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的输出功率Pout =VbatX (Iload-1bat),利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出电流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl = VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充电器的输出参数计算光伏充电器的输出电流值lout = Iload-1bat，其中n为光伏充电器的效率，进入步骤6 ； 步骤6:判断第一、二、三电流传感器是否正常工作； 步骤7:当第一至第三电流传感器均正常工作时，则利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏极板的输出功率Ppv的变化值进行最大输入功率跟踪，检测蓄电池电流为Ibat，检测负载电流为Iload ； 当第一电流传感器故障、第二电流传感器与第三电流传感器正常工作时，则利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏充电器的输出功率Pout的变化值进行最大输出功率跟踪，检测蓄电池电流值为Ibat，检测负载电流值为Iload ； 当第二电流传感器故障、第一电流传感器与第三电流传感器正常工作时，则利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏极板的输出功率Ppv的变化值进行最大输入功率跟踪；检测负载电流值为Iload ;调整蓄电池电流值为蓄电池电流值为I 1utl-1load I，即 Ibat = VpvX IpvX η/Vbat-1load ； 当第三电流传感器故障、第一电流传感器与第二电流传感器正常工作时，则利用扰动观察法，通过对光伏极板的电压Vpv的扰动，观察光伏极板的输出功率Ppv的变化值进行最大输入功率跟踪；检测蓄电池电流值为Ibat，当蓄电池为充电状态，调整负载电流为1utl-1bat,当蓄电池为放电状态,调整负载电流为1utl+Ibat ； 当第一至第三电流传感器出现两个异常时，则产生一告警信号； 其中rI为光伏充电器的效率。
2.根据权利要求1所述的一种光伏充电器容错控制方法，其特征在于:步骤6中，判断第一电流传感器是否正常工作，包括如下步骤: 步骤S21，若 光伏输入电压Vpv > kX Vbat，其中k > 1，Vbat为蓄电池电压，进入步骤S22，否则结束； 步骤S22，判断第一电流传感器用于采样光伏极板输出的电流信号Ipv是否持续一段时间为O，若是，则进入步骤S23，否则将第一电流传感器的状态设置为正常工作状态； 步骤S23，判断光伏充电器的PWM驱动信号是否开启，若光伏充电器的PWM驱动信号开启，将第一电流传感器的状态设置为故障状态，否则将第一电流传感器的状态设置为正常工作状态。
3.根据权利要求1所述的一种光伏充电器容错控制方法，其特征在于:步骤6中，判断第二电流传感器是否正常工作，包括如下步骤: 步骤S30，判断第二电流传感器用于采样蓄电池的电流信号Ibat是否持续一段时间为O，若是，则进入步骤S31，否则进入步骤S37 ； 步骤S31，判断光伏充电器的PWM驱动信号是否开启，若光伏充电器的PWM驱动信号开启，则进入步骤S33，否则进入步骤S32 ； 步骤S32，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S39 ；;否则进入步骤S37 ； 步骤S33，关闭光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S34 ； 步骤S34，判断第二电流传感器用于采样蓄电池的电流信号Ibat是否持续一段时间为O，若是，则进入步骤S35，否则，进入步骤S36 ； 步骤S35，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S38 ;否则进入步骤S36 ； 步骤S36，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S37 ； 步骤S37，将第二电流传感器的状态设置为正常工作状态，并结束； 步骤S38，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S39 ；； 步骤S39，将第二电流传感器的状态设置为故障状态，并结束。
4.根据权利要求1所述的一种光伏充电器容错控制方法，其特征在于: 步骤6中，判断第三电流传感器是否正常工作，包括如下步骤: 步骤S41，判断第三电流传感器用于采样蓄电池的电流信号Iload是否持续一段时间为0，若是，则进入步骤S42，否则进入步骤S47 ； 步骤S42，判断光伏充电器的PWM驱动信号是否开启，若光伏充电器的PWM驱动信号开启，则进入步骤S44，否则进入步骤S43 ； 步骤S43，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S49 ;否则进入步骤S47 ； 步骤S44，关闭光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S44 ； 步骤S45，判断蓄电池电压Vbat是否会持续降低，若蓄电池电压Vbat持续降低，则进入步骤S48 ;否则进入步骤S46 ； 步骤S46，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S47 ； 步骤S47，将第三电流传感器的状态设置为正常工作状态，并结束； 步骤S48，打开光伏充电器的PWM驱动信号，进入步骤S49 ； 步骤S49，将第三电流传感器的状态设置为故障状态，并结束。
5.一种米用如权利要求1所述的光伏充电器容错控制方法的光伏充电器，其输出分别接至蓄电池和直流负载，其特征在于，所述光伏充电器包括DC/DC降压变换器、PWM驱动电路、DSP处理单元、告警电路、第一电流采样电路、第二电流采样电路、由第三电流采样电路、第一电压采样电路以及第二电压采样电路；其中DC/DC降压变换器起着能量转换的作用，PWM驱动电路连接DC/DC降压变换器和DSP处理单元； 所述的第一电流米样电路由第一电流传感器和第一米样电路构成，用于米样光伏极板输出的电流信号Ipv，即光伏充电器输入的电流信号，所述的第一采样电路将第一电流传感器的电流信号转成电压信号输入DSP处理单元； 所述的第二电流采样电路由第二电流传感器和第二采样电路构成，用于采样蓄电池电流信号Ibat，包括电流值和电流方向；第二采样电路将第二电流传感器的电流信号的电流值转换成电压信号输入DSP处理单元，DSP处理单元识判断蓄电池处于放电状态还是充电状态； 所述的第三电流采样电路由第三电流传感器和第三采样电路构成，用于采样负载电流信号Iload,第三米样电路将第三电流传感器的电流信号转成电压信号输入DSP处理单兀；所述第一电压米样电路用于米样光伏极板输出的电压信号Vpv,即光伏充电器输入的电压信号，所述第二电压 采样电路用于采样蓄电池电压信号Vbat。
【文档编号】H02J7/00GK103972959SQ201410174864
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】崔福军, 陈四雄, 游玉香, 洪开慧 申请人:厦门科华恒盛股份有限公司